罗伯特·C·理查森（1937-2013）

吕吉尔/编译

罗伯特·C·理查森

在实验物理学方面作出突出贡献的诺贝尔物理学奖得主、美国康奈尔大学佛洛伊德·R·纽曼物理学教授罗伯特·C·理查森 （Robert C.Richardson）——同事们习惯称他为鲍勃（Bob）——因心脏病发作，于2013年2月19日在纽约州伊萨卡镇去世，终年75岁。

作为一名在实验物理学领域表现出卓越才能的科学家，鲍勃总是充满活力和热情挑战各种难题，他的职业道德素养和深刻洞察力是人们学习的楷模。在他的职业生涯中，鲍勃获得过无数荣誉和奖励，包括因1972年发现液态氦-3的超流性而与他的博士生道格拉斯·奥谢罗夫（Douglas Osheroff）、康奈尔大学的戴维·莫里斯·李 （David Morris Lee）共同获得1996年度诺贝尔物理学奖；他们三人还分享过1976年英国物理学会第八届弗朗西斯·西蒙爵士纪念奖和美国物理学会1981年凝聚态物理学奥利弗·巴克利奖——美国物理学会颁发的凝聚态物理学最高奖。

因色盲将目标转向物理学

鲍勃于1937年6月26日出生，尽管他不记得小时候对科学有什么特别的兴趣，但在上小学时便对历史产生了浓厚的兴趣。他还因学习成绩优异在老师的认可下跳过级。1954年，高中毕业后鲍勃进入弗吉尼亚理工学院学习。上大学后，鲍勃以为自己将来会成为一名电气工程师，但很快就发现自己对机械制图等课程不感兴趣，并因此试着将兴趣转向化学。在学习过程中，鲍勃发现自己在定量分析方面有困难，无法很准确地辨别溶液的颜色，特别是从红色转成蓝色时。原来他是色盲。成不了化学家的鲍勃最终将目标转向了物理学，而且一干就是几十年。

1958年，鲍勃从弗吉尼亚理工学院毕业获得物理学学士学位，又接着在该校读研究生，并于1960年获得物理学硕士学位。在美国陆军军械部队服役6个月后，他报考了杜克大学博士研究生。在那儿，他对固态氦-3进行了一系列脉冲核磁共振（NMR）实验，并于1965年获得物理学博士学位。期间，他的导师是物理学家霍斯特·迈耶（Horst Meyer）。鲍勃的博士论文具有里程碑的意义，即氦-3核自旋间的交换作用。他的研究为核磁共振相变在较低温度下发生带来了希望。

当初他来到康奈尔大学的时候，一个通过坡密朗丘克冷却研究项目正在进行，即通过把液态氦-3绝热压缩成固相而达到低于1 mK的温度。之后，鲍勃加入了康奈尔大学的低温物理学小组。1968年他成为助理教授，先后担任过学校原子和固态物理实验室主任、校长高级科研顾问及科研副教务长。

氦-3超流体的发现在天体物理学上有着独特用途——通过使用相变产生的氦-3超流体可以验证宇宙中如何形成所谓宇宙弦的理论。氦-3超流体的发现不仅对凝聚态物理学研究起到了推动作用，而且在其发现过程中使用的核磁共振方法开创了利用核磁共振技术进行断层检查的先河。如今，核磁共振断层检查已发展成为医学诊断的普遍手段。

遇挫折想方设法找出原因

鲍勃具有敏锐的分析能力和使不完的劲，晚上也经常在实验室里转悠，并在坡密朗丘克冷却的早期实验中作出了巨大贡献，包括对固态氦-3的连续波NMR磁化率研究和脉冲NMR研究，提供了最早的自旋扩散行为实验演示。在1971年11月下旬的一个晚上，鲍勃的学生奥谢罗夫观察到氦-3溶解曲线上有细小的异常后，包括鲍勃在内的实验人员都难以远离实验室了。

在观察到这些情况后，众多理论家作出的悲观预言加其他小组用绝热退磁观察超流体氦-3的失败，一度断绝了鲍勃及其同事在任何可达温度条件下发现超流体氦-3的念头。为此，他们不得不考虑观察到的效果是否与液态氦-3、或是与坡密朗丘克电池中的固态氦-3相关联。最终，他们确定把观察到的结果归因于固态氦-3。到了1972年暮春，鲍勃及其同事们的NMR测量清楚地显示，溶解曲线异常与液态氦-3的两个新相位相关联。

罗伯特·理查森在二战期间服役时的照片

一个有利的选择是对应于库珀对中电子间的相互旋转的带轨道角动量的p-波配对，以及——根据泡利不相容原理——导致其中之一净核自旋的三重配对[分别由菲利普·安德森（Philip Anderson，1977 年 诺贝尔奖得主）、皮埃尔·莫瑞尔（Pierre Morel）等人提出的状态是可能的选择对象]。当NMR实验在进展的同时，鲍勃访问了英国苏塞克斯大学并遇见了安东尼·莱格特（Anthony Leggett,世界公认的低温物理学领袖，2003年诺贝尔物理奖得主）。通过求和规则，后者很快用超流体配对解释了NMR结果，并在后来形成了符合 Anderson-Morel态和 Balian-Werthamer态的完整自旋动力学理论。

科学界中的“快乐科学勇士”

在发现流体氦-3后不久，鲍勃和他的学生威廉·霍尔珀林（William Halperin）等人，观察到期待已久的固态氦-3核磁相变。这一发现在世界范围内掀起一场争相描述其相位特征的竞争。后来，鲍勃和他的学生们进行了一系列漂亮的NMR实验，演示了液态氦-3中核矩与微小氟碳珠中氟核矩间的交叉弛豫现象。

在接下去的几年中，鲍勃率先建造了使更低温度得以常规实现的微开实验室（1986年竣工）。在较晚的一些实验中，他开始对涉及在微开温度条件下能量传输的“热”电子、NMR和核四极共振的研究。

作为一名教师，鲍勃对教学也作出了有益的贡献。他的公开课令人影响深刻，包括激动人心的高温超导和其他低温现象的演示。他是美国科学院院士、芬兰科学院外籍院士、中国长安大学名誉教授。

鲍勃曾在美国科学院下属的委员会任职，负责研究政府对科学的支持。2005年，鲍勃帮助撰写了美国科学院具有里程碑意义的报告，题为《迎击风暴——开创美国经济的光明未来》。在报告中，针对美国在科学技术发展上存在的短板和错误，他建议改变研究机构和高等院校专项基金的运作方式，和在中小学改变科学技术的教学方式，政府应更多地投资科学、技术、工程和数学教育以及加强研究生的培养。

纵观鲍勃的一生，他那始终充满着的工作热情和乐观精神，称得上是一名真正的 “快乐科学勇士”，而对那些有幸领略过其迷人魅力的人来说，是一个极大的鼓舞。科学界将深深地怀念他，康奈尔大学的同事和学生将永远地怀念他。